带通滤波器系统仿真及设计说明

./信息与电气工程学院电子电路仿真及设计CDIO三级项目设计说明书〔2013/2014学年第二学期题目：带通滤波器系统仿真及设计专业班级：通信工程学生：学号：指导教师：设计周数：2周20XX7月11日目录1设计目的与要求………21.1设计目的……………………21.2设计要求……………………22振荡器设计……………22.1振荡器的组成………………22.2振荡器的参数计算…………22.3仿真原理图…………………32.4仿真结果……………………33带通滤波器设计………43.1滤波器原理…………………43.2方框图………43.3带通滤波器参数……………53.4仿真原理图…………………53.5仿真结果……………………64系统整体………………74.1仿真原理图…………………74.2仿真结果……………………75实际结果……………106实践心得……………117参考文献……………11带通滤波器系统仿真及设计1设计目的与要求1.1设计目的〔1学习电源、振荡器、二阶RC有源带通滤波器的设计原理；.〔2由电源、振荡器、滤波器设计指标计算电路元件参数；〔3设计电源、振荡器、二阶RC有源带通滤波器；〔4熟练掌握焊接技术及multisim软件的应用；〔5测量有源滤波器的幅频特性。1.2设计要求〔1设计一个线性电源,根据整流、滤波、稳压原理设计正负5V直流电源；〔2根据文氏桥原理设计一正弦波振荡器,该振荡器频率可调,能满足该滤波系统的所要求的频率围和幅度,在此基础上设计带通滤波器〔中心频率为1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz；通带增益Ap=1~5；〔3设计方法：采用各种电子器件构成带通滤波器电路。〔4画出有源滤波器的幅频特性曲线图；〔5写出设计报告。2振荡器的设计2.1振荡器的组成〔1正反馈环节:由RC串、并联电路构成,同时起相位起振作用和选频作用。同步调整串并联RC谐振电路中的两个电阻,或者同步调整两个电容,可以调整振荡频率,本电路采用的是固定电容值,同时改变两个电阻来进行振荡频率的调节。〔2负反馈环节:由、、及二极管等元件构成,其中、、主要作用是引入负反馈。〔3稳幅环节：稳幅环节是利用两个反向并联二极管、,正向电阻的非线性特性来实现的,二极管要求采用温度稳定性好且特性匹配的硅管,以保证输出正、负半周波形对称；的作用是削弱二极管非线性的影响,以改善波形失真。2.2振荡器的参数计算〔1中心频率：〔2振荡围：795.4Hz~150.6kHz〔3环路增益：〔4起振条件：即图2-1文氏桥正弦波振荡器电路图2.3仿真原理图图2-1文氏桥正弦波振荡器电路图2.4仿真结果图2-2文氏桥振荡器起振图像〔1起震时的图2-2文氏桥振荡器起振图像图2-3文氏桥振荡器稳定图像〔2稳定时的图2-3文氏桥振荡器稳定图像3滤波器设计3.1滤波器原理滤波器是一种能够使有用频率信号通过,而同时抑制〔或衰减无用频率信号的电子电路或装置,在工程上常用它来进行信号处理、数据传送或抑制干扰等。有源滤波器是由集成运放、电阻R、电容C组成,其开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗又低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用,但因受运算放大器频率限制,这种滤波器主要用于低频围。3.2方框图图3-1RC有源滤波器方框图图3-1RC有源滤波器方框图各部分电路的作用：〔1RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用,滤掉不需要的信号,这样在对波形的选取上起着至关重要的作用,通常主要由电阻和电容组成。〔2放大器的作用电路中运用了反相输入运放,同时进行信号的放大。〔3反馈网络的作用将输出信号反馈到前级端口,其中的电路称为反馈网络,反馈网络分为正、负反馈。3.3带通滤波器参数对于电路的设计中,首先确立带通滤波器的放大倍数为2,中心频率为2kHz,因此,品质因数为20,电容值C为10nF,因此根据如下公式得电路中相应电阻值与通带宽带。〔1的取值〔2的取值〔3的取值〔4通带宽度本电路的优点是品质因素高,选择性好,通带宽度小,但同时也导致了电路的稳定性差。计算的通带宽度为96.46Hz,上限截止频率2048.23Hz下限截止频率1951.77Hz。图3-2带通滤波器电路3.4仿真原理图图3-2带通滤波器电路、、、、、、组成RC网络,其中、、组成二阶反馈网络,UA741CD为集成运放放大器。3.5仿真结果〔1电路交流分析图3-3带通滤波器交流分析图3-3带通滤波器交流分析〔2信号波形分析图3-4带通滤波器信号波形分析图3-4带通滤波器信号波形分析4系统整体图4-1振荡器与滤波器结合电路4.1仿真原理图图4-1振荡器与滤波器结合电路4.2仿真结果图4-2滑动变阻器为〔1当,频率为2.65kHz。图4-2滑动变阻器为〔2当,频率为2.27kHz。图4-3滑动变阻器为图4-3滑动变阻器为〔3当,频率为1.99kHz。图4-4滑动变阻器图4-4滑动变阻器〔4当,频率为1.77kHz。图4-5滑动变阻器图4-5滑动变阻器〔5当,频率为1.59kHz。图4-6滑动变阻器图4-6滑动变阻器5实际结果图5-1滑动变阻器图5-1滑动变阻器图5-2滑动变阻器图5-2滑动变阻器图5-3滑动变阻器图5-3滑动变阻器图5-4滑动变阻器图5-4滑动变阻器图5-5滑动变阻器图5-5滑动变阻器6实践心得通过为期两周的实践课的学习,我们深刻的感受到了理论与实践相结合。从上网查资料、学习multisim软件应用、电路的设计以及调试,到实际中焊接电路板、示波器的调试都需要我们小组成员齐心协力团结合作。不仅提高了我们的自学能力和团结协作能力,而且让我们在实践中体会到了实际动手能力的快感。在我们看来,课程设计是实验的一个升华,它是对我们掌握的课本知识进行的一个总的考察和提升,比理论更具有锻炼意义,是真正的让我们将课本的理论知识运用于实践的过程,让我们不仅仅是死学知识,更要学会灵活的运用它们。不过虽然是学过的东西,要真正做起来,也并没那么简单。了解带通滤波器与振荡器的特性之后,结合题目要求,我们一遍一遍的调试,最后得到最理想的结果,设计出了我们所要求的振荡器、滤波器。整个两周的课程设计下来,我们最大的体会就是齐心协力的重要性。无论是在查资料时,还是在相互讨论时,都体现了团队精神的意义,我们一起相互交流,相互合作,不懂的问题相互讨论,最后把都不会的汇